5G信息技術賦能新應用 成為中國數字經濟的新引擎

來源:光明日報時間:2020-06-11 10:41:06

5G作為超寬帶低時延無線通信技術,可以將物聯網、數據中心、人工智能和工業互聯網等融合構成完整的新一代信息基礎設施,成為“新基建”的重要組成部分。我國提出要推動互聯網、大數據、人工智能和實體經濟的深度融合,加快制造業、農業、服務業的網絡化、智能化、數字化。近一年來,5G等新一代信息技術賦能新應用,推進智慧社會的發展,支撐產業數字化,成為中國數字經濟的新引擎。

1.5G將物聯網跟云計算、大數據、人工智能無縫融合

“新基建”就是要建設集約高效、經濟實用、智能綠色、安全可靠的現代設施體系。包括三個方面的內容:第一是新一代信息基礎設施;二是融合基礎設施;三是創新基礎設施。其中新一代信息基礎設施又可以分為三方面:一是通信網絡基礎設施,包括5G、互聯網、工業互聯網、衛星互聯網;還有新技術設施以及算力基礎設施。

移動通信從第一代1G、2G、3G、4G發展到現在的5G。5G跟前面幾代移動通信相似的地方都是十年一代,峰值速率十年提升了一千倍。5G跟前幾代不一樣的地方,1G到4G是面向個人通信,5G面向產業互聯網和智慧城市的應用,有三大應用場景:增強移動寬帶、超可靠低時延、光覆蓋大連接。5G跟4G比在多個性能有數量級的提升,5G主要依靠無線技術的創新,無線技術離不開通信的基本原理,首先把基站做得更多,其次把天線做得更多,當然還需要頻段和物理機的改進,表現在5G是寬帶的能力峰值是4G的30倍,體驗數據是4G的10倍。另外支持高速移動,能做到每小時500公里的運率速度。還有低時延,時延比4G減少40%。它支撐大連接,連接面比4G提高10倍,做到1平方公里100萬的傳感聯網。其次能效密度都比4G有百倍的提升。

5G網絡技術的提升,不單純是智能手機,無線接入網。5G是使用邊緣計算,5G特別強調把云計算的能力分一部分下沉到邊緣上,以降低對敏感業務的處理時延,并且可以減少到中心云的帶寬壓力,提高可靠性。5G的邊緣計算有些還可以放到機站的附近。使用邊緣計算對企業來講,據IDC分析,今年50%的數據會放在邊緣側處理,而且兩機云比單機云節省成本。

還有智能物聯網,物聯網感知數據包括大數據和人工智能的分析,5G之前通常的移動網絡時延比較大,帶寬不夠,而且當時也沒邊緣計算,因此傳感器的數據送到后臺時延比較長,決策回來以后已經失去了實時性的處理機會,現在5G來了,5G不僅是大帶寬低時延,還表現為一平方公里支持一百萬個傳感器聯網,端到端的時延不超過十秒,因此可以說5G將物聯網跟云計算、大數據、人工智能無縫融合。AI跟IOT的融合成為AIOT智聯網,AIOT相當于拿5G把云計算的能力虛擬化到物聯網上面連接起來,更進一步的我們可以把AI的芯片以及商業AI的軟件、開發工具集成到AIOT的終端里頭,跟原來物聯網的模塊綜合在一起,當然綜合在一起適用于一些比較復雜一點的要求、要求嚴格一點的物聯網終端,像超高清的攝像頭、機器人、無人機這些,這些直接把人工智能的能力融合到物聯網模塊。更進一步地在AIOT的終端里頭還可以遷入區塊鏈的能力,這樣保證物聯網設備的接入驗證、設備加密和設備控制安全,解決數據的確權和數據資產化的問題。

2.“上云賦能”,5G支持超寬帶和低時延的高速網絡

5G解決了“上云賦能”的問題,傳統的視頻會議、游戲、數字文化產業、工業的協同設計都需要將核心程序下載到本地,本地要完成計算,對計算能力內存成本要求比較高?,F在依靠云端服務器的運算能力借助服務器的傳輸能力,把兩者連起來,不需要下載終端和程序,即插即用、多屏合一,流暢體驗。右上角兩個小視頻,一個是在手機上上云,一個是比較高端的PC上云,兩者看不出多大區別?,F在的終端通過5G連到互聯網再連到后臺的云計算平臺,終端可以發出游戲控制的動作,馬上后臺進行圖像的渲染、畫面的壓縮,再把游戲流傳過來,基本是沒有時延的,因此感覺比較流暢。這種應用不僅僅在游戲,像這次疫情期間帶動了云辦公、云課堂、云視頻、云招聘、云簽約,即便是在疫情過后,這種云的應用能夠節省交通和時間的成本,比較方便。

5G另外一個很大的特點是超寬帶,可以支持超高清4K8K,與傳統的高清相比4K、8K的分辨率大大提升,2K的分辨率是這樣的,4K是它的4倍,8K又是4K的4倍。不但分辨率提升,幀率到120幀,倍數從8bit到16bit。由于5G可以支持高分辨率,因此我們希望屏幕更大一點,但是屏幕太大不方便隨身帶,因此現在折疊屏的手機就出現了,現在折疊屏屏幕沒那么大,所以現在出現了智能屏,表面上是電視屏,實際上它是一個手機的屏幕,我們可以通過手機跟它聯動,也可以靠觸摸翻屏,這樣我們可以享受超高清的視頻。應該說4K8K電視在中國發展還是相當快的,預計今年會占總銷量的40%和5%。

另外5G的特點是支持高速移動,什么時候需要高速呢?我們知道高山滑雪的運動速度達到每小時250公里,冬奧會跟夏奧會的區別,一個是速度、一個是藝術,為了高速度運動5G可以發揮作用,我們可以在運動員的頭盔和雪橇上裝上5G攝像頭,場外的觀眾可以由場內運動員的高度、難度、溫度、速度的感受,通過5G可以把超清視頻直接播出去。中國聯通用5G把超高清8K的乒乓球比賽傳到場外,可以把運動場上的多個機位信號傳到外面,在場外再把多個機位進行合成處理,所以場外的觀眾可以獲得360度場景的體驗。過去我們的運動場在不同位置票價是不一樣的,觀看的角度不同,直播的時候大家看到導播送出來的機位信號是一樣的,有了5G可以把多個機位的視頻分別送出來,分別由用戶點看哪個機位?,F在有商家想到了什么呢,不同的機位可以賣不同的錢,比如“溫網”比賽,坐在費德勒天王角度的機位可以賣更多的票價,這種直播的市場也是很大的。

5G另外一個特點,不但支持高清,而且是極低的時延。AR/VR要求高帶寬特別是低時延,4G的時候是做不到的,5G可以。華為曾經預測,到2025年全球10%的企業都會使用AR/VR,IDC去年的報告到2023年中國AR/VR的市場能達到650億美元。比如,故宮開放,很多珍藏是不能手觸摸和近距離看的,在故宮戴一個5G的VR頭盔可以親身感受珍寶。在旅游點可以戴上VR頭盔,可以有更驚險刺激的感受。在植物園觀看植物的時候,通過頭盔可以看到這個花的云端搜索內容。

3.數字創意、智慧醫療、智慧教育、車聯網……5G產業的融合創新應用越來越多

5G產業,融合創新,將來會有廣泛的應用。比如,數字創意也可以借助5G產業和5G的發展得到很好的提升,這里面可以分析出運動員的動作和我們設計武打片的動作等,將來拍電影電視的時候就不需要花錢去請價格很高的“小鮮肉”,實際上“畫”一個就可以了。

5G終端不僅僅限于普通終端,手機還可以作為眼鏡,作為5G的終端。對于平常人來說屏幕是不能凹凸的,可以在手指上讀一個攝像頭,指哪個字讀哪個,甚至可以翻譯。也有人說把終端做一個眼鏡,是反過來戴的,我們可以看看。AR/VR不僅僅戴到自己頭上,可以裝在地面的攝像頭,攝像頭拍下你的身材,當你說換一種顏色的時候它自動根據你的身材換一種顏色,不單是換顏色,還可以換服裝。

在智慧醫療上有很好的應用,去年3月份在三亞的一個解放軍總醫院的醫生通過5G遙控在北京301醫院的機械手,為帕金森患者完成了開顱的手術,疫情期間5G的遠程會診以及遠程手術指導都有很多的例子。另外利用VR可以培訓醫務工作者,一般的外科醫生上手術臺還需經過很長時間的訓練,利用VR可以加快這個培訓的過程?,F在判斷是不是得新冠肺炎主要是靠核酸檢測,核酸檢測并不能馬上確診患者是陽性,還有假陰性,還需要通過CT,一張張CT照片還是比較難看的,可以通過大數據人工智能技術融合為立體的肺,再看看肺的周邊怎么樣。利用醫生看新冠肺炎的經驗總結放到后臺人工智能大數據,現場的醫生把醫療影像傳到后臺,可以利用后臺的比對,發現哪些CT圖像問題大的,大大縮短時間。

智慧教育,疫情期間很多孩子在家上網課,5G和AR/VR技術,不僅對兒童,對成年人也很有幫助,了解生物中的微觀世界、宏觀的天體運行、未來2300年世界變怎么樣都可以呈現直觀的感受,利用AR/VR頭盔可以模擬很多場景。

檢測水的污染,不一定非要通過衛星,現在利用無人機搭載5G終端和高清攝像頭就可以拍下地面的污染和水質的污染。另外5G的特點是大連接,特別適合于對環境的檢測。

陜西一個農場,在蘋果園開花的季節,一個無人機帶5G的攝像頭掃個蘋果園,蘋果開花一般只有一周,掃下來以后通過后臺的大數據人工智能分析,可以清楚數出每一棵樹有多少朵花,哪些花能結果,可以說提前三個月預測了蘋果園的產量,當期貨可以賣出去。5G高清攝像頭還可以檢測農田土壤的肥料、旱情以及農作物的生長情況,也可以判斷我們哪些地方受災。

車聯網,可以說5G為車聯網而生,車聯網因為5G煥發青春。交通對安全比較敏感,因為對時延要求嚴格,4G時代時延太大,5G加上邊緣計算可以保證空口時延1毫秒,可以保證車到紅綠燈、車到人等等通信,過去我們是靠雷達,未來還會用雷達,但是不需要那么精確的雷達了,不僅僅是智能的車,再加上聰明的路,兩者結合起來車路協同,這樣可以提高交通效率、保證交通安全,減少尾氣排放。而且車聯網本來也是一個產業,麥肯錫公司預測2030年車聯網車載電子以及車聯網服務加起來是1.5萬億的全球規模,現在全球汽車產業也就兩到三萬億規模左右。華為預測2025年車聯網會嵌入到全球15%的車輛里。

實際上5G的應用不僅僅在汽車領域,包括垂直行業,也在金融領域,可以看到2G出來有了網上銀行,3G出來有了手機銀行,4G出來有了數字銀行,5G出來會有智慧銀行。

5G還可以幫助培訓工人。這個工人是不會修汽車的,戴上5GAR眼鏡他就會修汽車了。所以可以看到虛擬的,也可以看到實物,一步一步引導就把汽車修了。我們國內也用了,江西的江陵汽車就讓工人戴上AR眼鏡,出錯率降低了。

工業應用,中國每天的生產線上靠眼睛目測產品質量的工人全國有350萬,盡管工人很認真,但檢測準確度還是不高的,現在利用5G高清攝像頭把拍下來的產品直接連到邊緣計算中心云和人工智能,跟預存的合格和不合格的圖片比對,這樣發現機器視覺的能力超過了人類。青島港利用了5G遙控吊車,實現毫秒級的延時和高精度的定位,這樣的話功效提高了30%,工作人員減少了70%;山東的濰柴動力利用5G將濰坊、杭州、法國等地的研發中心協同起來,使得研發效率提升了25%。

通過利用5G可以讓機器人無人機變得更敏感。無人機買回來要編程的,一般的企業不見得有這個能力,現在我們在機械手上面裝了5G攝像頭,看看旁邊的人手怎么動它就怎么動,自動就訓練成了。華為預測到2025年全球每萬名制造業員工會跟103個機器人共同工作,也就是說到2025年大概每一百個工人會配一個機器人。

不僅僅在生產環節,在企業金融環節也有作用,很多中小企業現在面臨一些困難,包括信貸的困難,因為中小企業不動產比較少,可質押的東西少,另外誠信記錄也沒那么完善。但是所有的企業哪怕再小也會有半成品、成品的倉庫,即便這個倉庫是租來的,也會有一段時間成品、半成品在倉庫存起來。我們在倉庫加上攝像頭,把攝像頭的視頻送給銀行,銀行觀看攝像頭知道這些動產變成臨時的不動產,可以作為質押的標的,因此銀行就敢于給企業貸款,當然企業出庫之前要記得還貸,銀行中間還可以區塊鏈管理。用了這種方式,現在貸款利率只比銀行正常利率高1.5個百分點,而過去民間借貸利率要高達15%,高1倍以上。不僅僅是倉庫的東西可以作為質押,應收賬款、訂單也可以質押,由于5G人工智能大數據的出現,給很多企業更多的數據提供了信用的憑證。

總之,5G的出現會有很多新的應用。2G全球是1991年開始,中國是1994年開始,1992年開始出現短信,后來就有了QQ、支付寶。3G全球是2001年發的牌照,中國是2007年發的牌照,3G的突出表現是數據傳輸能力,3G出現以后就有了移動手機、移動電子商務、微博、O2O、微信,微信是中國3G發布了四年以后才有的,可以說這些應用在3G商用的時候根本沒有想到。4G,全球是2010年開始的,中國是2013年開始的,4G的主要能力是寬帶,4G出現以后就有掃碼支付、共享經濟網約車、社交電商、智能搜索、抖音等短視頻,這些也是我們4G商用的時候根本不可能想到的?,F在中國的5G跟發達國家的5G同步商用,5G的主要特點是云端智能的融合能力,現在預見到5G會支持4K、8K超高清視頻、AR/VR、智聯網、工業互聯網,5G一定會產生出我們現在還想象不到的新應用。

(作者:鄔賀銓,系中國工程院院士)

責任編輯:FD31
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